潍坊学院本科毕业设计
8 对主动轮轴进行有限元分析
8.1 有限元法的概念
有限元法是通过电子计算机开发的计算方法，是对未知解的无限单元利用有限的思想进行计算。
8.2 有限元的优势
有限元法计算精度高，适应性强，成为现代工业设计的主要工具。随着不断优化发展的电子产品的普及，为有限元分析提供了更好的发展环境，展现出更加宽广的使用前景。
8.3 对主动轮轴进行前处理
8.3.1 三维建模即简化
考虑到有限元的建模能力，首先建立了主动轮在Pre环境下的三维模型，如图9.1。
图8.1 主动轮轴三维图
电动平车设计，轮轴均采用45钢。相关参数如下： 材料名称 45 杨氏模量 362GPa 泊松比 0.30 材料密度 m 材料的允许使用的应力是 [?]??bn?363?72.6MPa 式（8.1） 5 31
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8.3.2单元选择与网格划分
在应力分析的环境中加载零部件的三维模型，再将其划分出网格。如图8.2所示。 对主动轮轴上的网格划分进行参数的设置： 平均元素大小 0.100 最小元素大小 0.200
分级系数 1.500
最大转角 60.00deg 细分网格元素大小 10.00mm 停止条件 10.00% h优化阀值 0.750 收敛结果 Mises等效应力 几何图元选择 所有
图8.2 主动轮轴划分出的网格
8.4 有限元分析结果
生成分析报告，主动轮轴的位移图和等效应力图分别如图8.3和图8.4所示。
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图8.3 主动轮轴ANSYS等效位移
图8.4 主动轮轴ANSYS等效应力
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8.5 结果分析
在对零件的分析结果的满意层度进行判断时，第一步需要观察零部件的最大应力的数值是不是小于制作材料的允许的应力数值。如果满足上边的要求，那么就要进行下一步，即优化零部件的结构，让零部件受到的应力得到更均匀的分布，最好的达到等应力的分布结构。
通过仔细的观察，其最危险的横截面是和大齿轮接合的地方。这里最大的应力数值是26.88MPa，产生的最大位移是0.04617，得到的数值都跟经典力学计算的结果很接近。
表8.1 参数对比表
对象 负荷 部位 经典力学计算结果 有限元分析结果 主动轮轴 79666660.000N?m 安装大齿轮处 30.52MPa 26.88MPa 34
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9 结论
按照导师给的任务要求说明书，本篇文章设计了10吨的电动平板车。设计出的这台车适用于一般条件工厂的使用要求，拥有较普遍的使用环境。对平车进行设计的时候，主要围绕下面的情况进行：
1.电动平车的结构设计。在进行这一方面的设计的时候，依靠设计时总观全局的思想，尽可能的把电动平车的各个部位的参数进行合理的优化。
2.在对电动平车的传动系的进行设计的时候，总共拟定两种不同的传动方式。两种方案均使用两级式减速器和皮带传动的机构。通过对电动平车工作环境的综合分析对其选定了一个合适的的制动器。根据实际，选定了方案二。
3.为使传动系的维护和修理更加的方便，所以对传动系选择进行整体的放置。 4.对于轮对的安装，为使车架受力有利，台面高度得到有效降低，提高侧向稳定性和轴承承载能力，最终确定了角型轴承箱结构。
5.对于供电方式的选择上，采用了蓄电池供电的方式。经过查阅有关资料，最终选用Ggfm-200蓄电池，为湖南丰日电源电气股份有限公司生产的。
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